|
Resistencia,
resistividad y conductancia eléctrica. Conceptos.
La resistencia
es la oposición que cualquier material ofrece al paso
de la corriente eléctrica. Aunque su estudio se remonta
a los primeros descubrimientos eléctricos, no se interrelacionó
con las otras
magnitudes eléctricas hasta que George Simon Ohm formuló
su ley fundamental, base de toda la electricidad, que ligaba
esta oposición con la tensión o diferencia de
potencial y la intensidad que circulaba por un circuito.
La resistencia (R) de un conductor
es su oposición al flujo de corriente eléctrica. Un conductor
posee la unidad de resistencia de 1 ohm , cuando una diferencia
de potencial de 1 volt, sobre ellla , produce una circulación
de corriente de 1 ampere. El valor recíproco de la resistencia
se denomina conductancia (G) ; es una medida de la facilidad
con que puede circular una corriente a través de un conductor
determinado (es decir, G = 1/R). La unidad de conductancia
es el mho (ohms al revés). Un conductor tiene una conductancia
de 1 mho cuando 1 volt produce una corriente de 1 amper a
través de él.
|
|
La resistencia (R) de un alambre
de sección recta uniforme, es directamente proporcional a su longitud
(L), e inversamente proporcional al área transversal (A) ; también
depende de la resistividad p (rho) del material con que está hecho
el alambre. La resistividad p se define como la resistencia de un
trozo de alambre que tenga la unidad de longitud y la unidad de
área transversal. La resistividad establecida en unidades de ohms-centímetros
(ohm-cm) se aplica a la resistencia de una determinada clase de
alambre de 1 centímetro (cm) de longitud y 1 centímetro cuadrado
(cm2) de sección transversal.
La resistividad expresada en ohms
por pie y por mil circular (abreviado, ohm-mil-pie), se refiere
a la resistencia de un alambre conductor de 1 pie de longitud y
1 mil circular (1 CM) de sección transversal. Un mil circular es
el área de un círculo de 0,001 pulgada (1 milésimo) de diámetro.
Para determinar el área transversal de un alambre en mils circular
(CM) , se expresa el diámetro del alambre en mils (1 pulgada= 1000
mils) , y se eleva al cuadrado este número. La resistencia (R) de
un alambre conductor de resistividad p conocida, y de longitud (L)
y sección transversal (A) es:
PROBLEMA 9. Determinar
la resistencia de un alambre de cobre, calibre Nro. 10 American
Wire Gauge (AWG), que posee una resistividad de 10,4 ohm-mil-pie,
y un diámetro de 0,102 pulgadas.
SOLUCIóN. Un diámetro
de 0,102 pulgada = 102 mils; por lo tanto, A= (102)2
= 10.400 mils circular, y la resistencia será:
PROBLEMA 10. El
alambre de cobre tiene una resistividad (aproximada) de 1,72 microhm
por centímetro (1 microhm = 10-6 ohm). Determinar
la resistencia y la conductancia de un alambre de cobre de 100 metros
de longitud y 0,259 cm de diámetro.
Solución . El área de la sección
transversal es :
La longitud (L) = 100 metros X 102
= 10.000 cm, y la resistividad p = 1,72 x 10-6 ohm-cm.
Por lo tanto la resistencia del alambre es:
conductancia G =
1/R = 1/0,3277 = 3,05 mhos .
Longitud
La longitud de un conductor es directamente proporcional a
la resistencia del mismo, ya que los electrones que por él
circulan deberán recorrer un trayecto mayor y por tanto
necesitarán más energía.
En
los sistemas de potencia, con grandes tensiones e intensidades,
hacen falta conductores de tamaños considerables para
ser capaces de transportar tales energías. Entre los
materiales más empleados se halla el cobre, que como
cualquier otro metal presenta unas características
de maleabilidad. Pero esta adaptabilidad, con conductores
de 20mm o 30mm de diámetro, es prácticamente
inexistente comportándose los mismos no como conductores
flexibles y adaptables, sino más bien, como autenticas
varillas rígidas, inutilizables para los menesteres
a los que están encomendados.
Así, cuando un conductor excede de un determinado radio
o diámetro, ya no se construye macizo, sino con la
unión de múltiples hilos formando un cable,
que no es más que un conductor compuesto por hilos
enrollados en haz para mantener su consistencia mecánica
y al mismo tiempo permitir, aun con diámetros considerables,
flexibilidades y torsiones adecuadas a su uso.
Si nos centramos en cables, su longitud no coincide con la
longitud de los hilos que lo forman, ya que el cable, como
conjunto, no tendrá en cuenta el efecto de trenzado
al que sí se han visto sometidos cada unos de los hilos
que lo componen. Esta es la razón por la que existen
dos longitudes: una real (la de los hilos), y una teórica
(la del cable), siendo la longitud real mayor que la longitud
teórica.
Un
cable con una longitud de 1m (LTEÓRICA)
estará formado por hilos entrelazados o trenzados con
una longitud de 1.02m (LREAL).
En consecuencia, el valor de la resistencia real tendría
que estar influenciada por este aumento de valor. En realidad,
los fabricantes de cables al realizar sus tablas de valores
ya tienen en cuenta esta variación, considerando para
el cálculo de la resistencia los valores
reales de la longitud.
Sección
A mayor sección menor resistencia, ya que los electrones
disponen de más espacio para circular por el conductor.
Aparte, algo parecido a la longitud ocurre con la sección;
así, si consideramos la sección del cable en
su conjunto (STEÓRICA),
estaremos añadiendo los espacios entre hilos (aire,
pequeños residuos, aceites, etc) que no están
ocupados por cobre. Se tendría que considerar realmente
sólo la superficie real (SREAL),
es decir, la verdaderamente ocupada por el material conductor,
el cobre.
Constitución
de un cable eléctrico. Comparación entre secciones
La sección real es por termino medio un 1% o 2% menor
que la teórica, lo que repercute en el valor final
de la resistencia. También con este parámetro
los fabricantes de cables consideran para el cálculo
de los valores que leemos en tablas la sección real.
Es decir, las tablas para los distintos materiales ya tienen
presente estos desajustes entre los valores reales y teóricos
dados en conductores tipo cable.
|
|
<<
Anterior
- Inicio
- Siguiente >>
|
